Orientador: Lúcia Helena Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Allganer_Katlen_M.pdf: 1913407 bytes, checksum: 0db427a1d4ddf8feb850924e6810f020 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As sociedades hoje têm de enfrentar os problemas resultantes dos padrões de consumo, como a geração de resíduos e sua destinação em áreas inadequadas, com conseqüentes impactos ambientais que dependem da composição dos resíduos e do tipo de disposição. Gerenciar a geração de resíduos significa administrar o processo produtivo e o consumo de bens, viabilizando o retorno dos materiais ao meio ambiente sem causar danos. Assim, é importante avaliar todo o ciclo de um processo, para promover a melhoria do desempenho ambiental de um produto e o uso de tecnologias sustentáveis. Diante desta realidade, o objetivo deste estudo foi avaliar as emissões de gases de efeito estufa durante etapas específicas do ciclo de vida do amido de milho plastificado com glicerol (plantio de milho e compostagem), fundamentando conhecimentos sobre os conceitos da Avaliação de Ciclo de Vida; e contribuindo com possíveis novos direcionamentos no uso de embalagens plásticas destinadas à compostagem, com conseqüente redução no uso de recursos não renováveis. Deste modo, este trabalho visa marcar o início de uma linha investigatória ainda incipiente na Unicamp, por tratar-se de um assunto pouco estudado e com muitas restrições na coleta de dados; e alertar a comunidade nacional sobre a importância deste tipo de estudo para o desenvolvimento sustentável tão apregoado no mundo todo. Os valores de emissões de CO2 obtidos neste estudo assemelham-se aos resultados divulgados na literatura internacional, considerando as restrições e a abrangência estabelecidas no escopo dos estudos comparados. Utiliza-se a metodologia de gestão ambiental, a Avaliação do Ciclo de Vida, descrito pelas Normas NBR 14040 e 14044, para orientações de divulgação dos resultados obtidos. A base de dados utilizada literatura e parte experimental, em que a amostra de amido de milho plastificado com glicerol é produzida em misturador de alto cisalhamento e submetida ao teste de biodegradação sob a Norma ASTM D5988-03 / Abstract: Today society has to face problems that result from consumerism, like waste production and its inadequate disposal, with consequent environmental impacts that are linked to waste composition and kind of disposal. Managing waste production means to control the productive processes and the consuming of goods, in a way that waste materials return to the environment without causing much impact. It is then important to evaluate all the full cycle of a process in order to enhance the environmental performance of a product and the use of sustainable technologies. Under these concepts, the objective of this study was to assess greenhouse gases emissions during specific stages of the plasticized corn starch life cycle (corn growing and composting), underlying the knowledge of Life Cycle Assessment concepts; and contributing with possible new directions to the use of plastic packages for composting, with consequent reduction of non-renewable sources. Furthermore, this work aims to start an investigative line still incipient at Unicamp, for not being a very well known subject and with a lot of restrictions in data collection; and warn the national community about this kind of study for the sustainable development so publicized in the world. The results of CO2 emissions obtained in this study are similar to the results found in international works, considering the restrictions and the established range in the scope of the compared studies. It is used the environmental management tool, Life Cycle Assessment, described by Brazilian standards NBR 14040 and 14044 as orientation for results publication. As database, it is made a literature review and an experimental part, in which a corn starch sample is plasticized with glycerol in a high shear mixer and gone under biodegradation test using ASTM D5988-03 standard / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Los procesos biogeoquímicos relacionados con la dinámica de nutrientes, isótopos estables, ácidos grasos marcadores y el plancton fueron estudiados en un lago salino de la Pampa Argentina. El amonio fue el compuesto inorgánico nitrogenado dominante (~ 83% de la suma nitrato + nitrito + amonio), lo que se debió mayoritariamente a la inhibición de los procesos de nitrificación por parte del elevado pH. La materia orgánica particulada representó el mayor ingreso autóctono de materia orgánica a través del río. Una conexión hidrológica completa entre las cuencas de los lagos Chasicó y Los Chilenos ocurrió con una fuerte escorrentía del Río Chasicó en enero de 2008. El incremento de carbono orgánico disuelto de 2000 WM a partir de marzo y hasta septiembre de 2008, estuvo factiblemente relacionado con el incremento en la resuspensión sedimentaria o con la regulación top-down de la biomasa bacteriana, especialmente a cargo del microzooplancton. La signatura de δ13C fue principalmente un buen indicador de la productividad primaria y de la fuente de carbono, mientras que el δ15N indica principalmente el nivel trófico y carnivoría. Varios factores biológicos y fisicoquímicos estuvieron asociados también con la dinámica de isótopos estables. La variación estacional en los ácidos grasos del mesozooplancton estuvo relacionada con la de su presa, aunque el microplancton y el nanoplancton mostraron una menor estacionalidad debido a la alta variabilidad del seston. La combinación de isótopos estables, junto con la extraordinaria acumulación del ácido graso 20:4(n-3) en los ésteres de cera y la correlación del 20:4(n-3) con el 18:4(n-3) (r=0,77; p<0,001) permiten inferir la biosíntesis en el copépodo calanoideo Boeckella poopoensis. Los isótopos estables y los ácidos grasos biomarcadores son técnicas complementarias de gran resolución en el estudio de redes tróficas. Las larvas de Odontesthes bonariensis estuvieron compuestas por los ácidos grasos de membrana 16:0 y 22:6(n-3) y su composición altamente estable indica un metabolismo de lípidos altamente selectivo y/o habilidades para sintetizar ácidos grasos. La vulnerabilidad de la laguna Chasicó fue evaluada bajo diferentes escenarios de cambio climático. Durante el periodo de muestreo, la temperatura del agua fue adecuada para la reproducción de O. bonariensis y para mantener una adecuada relación entre los sexos. Temperaturas climáticas más altas, sin embargo, podrían distorsionar severamente la estructura poblacional. El calentamiento global podría fortalecer los efectos de la eutrofización (Ej. florecimientos tóxicos o anoxia). Las cianobacterias están favorecidas por el cambio climático por su mejor adaptación a temperaturas más elevadas. Algunas especies de cianobacterias son tóxicas, este grupo de microalgas posee generalmente un bajo valor nutricional para niveles tróficos superiores y podría desacoplar redes tróficas. El cambio climático amplificará probablemente la intensidad de las sequías o inundaciones. Las inundaciones pueden perjudicar el desarrollo de O. bonariensis debido al crecimiento subóptimo a bajas salinidades y las sequías podrían incrementar también la salinidad del lago y la concentración de nutrientes. Para reducir algunos de los efectos del cambio climático en las poblaciones de O. bonariensis en la laguna Chasicó, perspectivas de manejo integrado de cuenca basadas en un enfoque ecohidrológico son propuestas. / The biogeochemical processes behind the dynamic of nutrients, stable isotopes and lipid dynamic and their relations with plankton were studied in a salt lake of the Argentinean Pampa. Ammonium was the main inorganic nitrogenous compound (~83%) and its dominance may be largely due to high pH inhibition of nitrification processes. Particulate organic matter was the major allochthonous input of organic matter through the river. Full hydrological connection between the watersheds of the Chasicó and Los Chilenos lakes occurred with stronger runoff during the strong runoff of the River Chasicó in January of 2008. The increase in dissolved organic carbon of 2000 WM from March to September of 2008 was likely related to enhanced sedimentary resuspension or to a topdown regulation of bacterial biomass, especially by the microzooplankton. The signature of δ13C was mainly good indicator of primary productivity and the carbon source and δ15N indicated principally the trophic level and carnivory. Several biological and physicochemical factors were related to the stable isotope dynamic. The fatty acid seasonal variation in the mesozooplankton fraction was related to its prey, although the microplankton and nanoplankton showed less seasonality due to the high variability of seston. The combination of stable isotopes, together with the extraordinary accumulation of the fatty acid 20:4(n-3) in the wax esters and the correlation of the 20:4(n-3) with the 18:4(n-3) (r= 0.77. p<0.001) infers fatty acid biosynthesis in the calanoid copepod Boeckella poopoensis. The stable isotopes and the fatty acid biomarkers are complementary techniques of high resolution in the study of trophic webs. The larvae of Odontesthes bonaerensis were composed by the membrane fatty acids 16:0 and 22:6(n-3) and the high stable composition indicate high selective lipid metabolism and/or their ability to synthesize fatty acids. The vulnerability of the Lake Chasicó was assessed under different climate change scenarios. During the sampling period, the water temperature was adequate for O. bonariensis reproduction and to sustain an adequate sex ratio. Climatedriven higher temperatures, however, may severely distort population structure. Global warming may strengthen the effects of eutrophication (e.g. toxic blooms or anoxia). Cyanobacteria are favored by climate change because of their better adaptation to higher temperatures. Some cyanobacteria are toxic, this group of microalgae has low nutritional value for higher trophic levels and could decouple trophic webs. Climate change is likely to amplify the intensity of droughts or inundations. Floods can endanger O. bonariensis development due to its sub-optimal growth at low salinity and droughts could increase lake salinity and also temperature and nutrient concentration. In order to reduce some of the effects of climate change on the O. bonariensis population in Lake Chasicó, integrated basin management perspectives based on an eco-hydrological approach are proposed.

O sistema de cultivo mínimo é caracterizado por um conjunto de operações mínimas de preparo de solo em que a maior parte dos resíduos florestais é mantida sobre o solo, a fim de garantir as demandas de produção e a sustentabilidade produtiva do sistema. Diante disto, os objetivos deste estudo foram: i) Avaliar a influência da remoção total ou parcial dos resíduos florestais e da fertilização mineral na fertilidade do solo e na produtividade de madeira; ii) Quantificar a biomassa e o estoque de nutrientes na parte aérea, em uma rotação de cultivo, sob manejo de resíduos florestais e omissões de nutrientes na fertilização mineral; iii) Quantificar a influência do manejo de resíduos florestais e da fertilização mineral na deposição, acúmulo, decomposição e qualidade nutricional da serapilheira; iv) Quantificar a exportação de nutrientes via colheita de madeira e outros componentes florestais; v) Avaliar o potencial de produtividade de madeira, com base no balanço nutricional, sob diferentes cenários de manejo florestal. Foi instalado um experimento com diferentes manejos de resíduos florestais e fertilização. Os tratamentos foram divididos em dois grupos em que o primeiro consistiu em remoção total ou parcial dos resíduos florestais: copa (folhas e galhos), casca e serapilheira. O segundo grupo de tratamentos consistiu na omissão de nutrientes na fertilização mineral: N, P, K ou calagem. Durante a rotação de oito anos foram monitoradas a fertilidade do solo, ciclagem biogeoquímica de nutrientes, crescimento e estado nutricional das árvores. Os diferentes manejos dos resíduos florestais e fertilização mineral apresentaram pouca influência na fertilidade do solo, pois, os níveis de nutrientes no solo estavam adequados, devido à aplicação de fertilizantes minerais no momento da instalação do experimento. A remoção total ou parcial dos resíduos florestais não influenciou a produtividade de madeira. Contudo, no tratamento em que o K foi omitido na fertilização, houve redução de 50% na produtividade de madeira. A omissão de P na fertilização não afetou a produtividade de madeira na rotação de cultivo avaliada, porém este foi o nutriente mais limitante quanto ao número potencial de futuras rotações. A remoção total ou parcial dos resíduos florestais não influenciou na ciclagem biogeoquímica de nutrientes, porém omissão de K via fertilização reduziu em 60% a deposição anual deste nutriente o que afetou sua a ciclagem biogeoquímica. Os resultados deste estudo mostram que embora os resíduos florestais exerçam funções fundamentais na qualidade química do solo e na nutrição mineral das árvores, a inadequada fertilização do solo pode diminuir expressivamente o potencial produtivo do sítio florestal. / The minimal tillage system is characterized by practices of reduced soil management which retains most part of forest residues in the production site, aiming to supply the forest demand and the sustainability of the production system. The aims of this study are: i) Access the effect on soil fertility and site production of total and partial removal of harvest residues and mineral fertilization. ii) Quantify the biomass and nutrient rates in trees along one eucalypt rotation, under different residues management and mineral fertilization. iii) Quantify the effects of residues management and mineral fertilization on deposition, accumulation, decomposition and nutritional qualities of litter. iv) Quantify the nutrient exportation due to the harvest, considering steam and other parts. v) Access productivity potential according to the nutritional balance under different forest management cases. For this study an experimental site with different residues management and mineral fertilization was established. The treatments were separated in two groups. The first one included the treatments with total or partial removal of forest residues: canopy (leaves and stems), bark and litter. The second group of treatment included the omission of nutrients in mineral fertilizer: N, P, K or lime. During eight years rotation were monitored soil fertility, biogeochemical cycling of nutrients, growth and tree nutritional status. The different residues management and mineral fertilizations has showed minor effects on soil fertility once the nutrient rates on soil were suitable due to the mineral fertilization applied for site preparation. However, when the fertilization was carried out without K, reduction of 50% in growth was observed. The omission of P in fertilization did not affect the wood productivity during the forest rotation, but P was the most limiting nutrient for the potential number of future rotations. The biochemical nutrient cycling was not affected by total or partial removal of forestry residues. Annual deposition of K was 60% reduced when the nutrient was not applied by fertilization, which affected the nutrient cycling. The results of this study demonstrated that despite the benefits of forest residues retention on chemical proprieties of soils, the inadequate fertilization reduces expressively the productive potential of the site.

O complexo estuarino-lagunar de Cananéia-Iguape vem sofrendo diversos impactos antrópicos desde à abertura do canal artificial Valo Grande, que alterou significativamente o setor Norte do sistema com o aumento da influência fluvial. O assoreamento da região, vem sendo um problema recorrente, impactando a pesca, o turismo e a navegação. Este trabalho visa entender a dispersão do aporte terrígeno na região a partir da modelagem numérica, com dados atualizados, para melhor reprodução da simulação no estuário. Os resultados do modelo mostraram altas concentrações dos componentes biogeoquímicos no setor Norte do sistema e baixa influência da maré, ocasionando alta retenção destes elementos na região. O setor Sul apresentou baixa influência do rio e alta influência marinha, com valores de silicato e fosfato dissolvidos e matéria inorgânica em suspensão dentro do esperado para um sistema estuarino preservado. O modelo apresentou um bom comportamento para a região, com bons resultados hidrodinâmicos e de qualidade da água. Ressalta-se a importância de um contínuo monitoramento da região e o uso de modelo para acompanhar o desenvolvimento geomorfológico e as alterações biogeoquímicas do estuário para auxiliar em medidas preventivas com o intuito de minimizar o impacto antrópico no sistema. / The estuarine-lagoon complex of Cananéia-Iguape has suffered several anthropic impacts since the opening of the Valo Grande artificial channel, which significantly altered the northern sector of the system with the increase of fluvial influence. The silting up of the region has been a recurrent problem, impacting fishing, tourism and navigation. This work aims to understand the dispersion of the terrigenous contribution in the region with numerical modeling and updated data, for better reproduction of the simulation in the estuary. The results of the model showed high concentrations of the biogeochemical components in the northern sector of the system and low tidal influence, causing high retention of these elements in the region. The southern sector showed low river influence and high marine influence, with expected values of dissolved silica and phosphate and inorganic suspended matter for a preserved estuarine system. The model showed a good behavior for the region, with good hydrodynamic and water quality results. It is emphasized the importance of continuous monitoring of the region and the use of a model to monitoring the geomorphological development and the biogeochemical alterations of the estuary to assist in preventive measures with the intention of minimizing the anthropic impact in the system.

O tratamento das águas residuárias gera um resíduo, o lodo de esgoto, que poderia ser utilizado para aumentar a produtividade de culturas agrícolas e florestais. O objetivo geral deste trabalho foi estudar como a utilização do biossólido em um povoamento de Eucalyptus grandis afeta a ciclagem biogeoquímica de nutrientes. O estudo foi desenvolvido na Estação Experimental de Itatinga, vinculada ao Departamento de Ciências Florestais da ESALQ/USP. O experimento foi instalado em março de 1998 em um delineamento em blocos casualizados, com cinco tratamentos (testemunha, adubação mineral, 10 Mg ha-1 de biossólido + KP, 20 Mg ha-1 de biossólido + K e 40 Mg ha-1 de biossólido + K). Os resultados mostraram que a aplicação de biossólido alterou o desenvolvimento e o estado nutricional dos eucaliptos, bem como os padrões de reciclagem dos nutrientes. A produção de fitomassa arbórea pelos eucaliptos que receberam 10 Mg ha-1 de biossólido + K e P mineral foi significativamente maior do que no tratamento testemunha e, em média, maior também do que na fertilização mineral. Com as doses de biossólido, também foi verificado um significativo aumento na produção de serapilheira e na devolução de nutrientes ao solo. Durante quatro anos de desenvolvimento, as árvores que receberam a maior dose de biossólido produziram e devolveram ao solo 20 Mg ha-1 de folhedo, 5340 kg ha-1 de folhas senescentes a mais do que as árvores testemunhas e 2422 kg ha-1 a mais do que os eucaliptos que receberam adubação. O biossólido alcalino utilizado apresentou reduzidas taxas de degradação. Apenas o biossólido que foi aplicado em uma dose de 20 Mg ha-1 diminuiu sua massa seca em mais de 50%, chegando a taxa média igual a 2,42 Mg ha-1 ano-1. A aplicação de biossólido não alterou a taxa de perda de massa do folhedo de eucalipto. No entanto, o resíduo afetou a dinâmica de mineralização e liberação de nutrientes, principalmente, evitando a imobilização de N e acelerando sua liberação das folhas em decomposição. Os eucaliptos do tratamento "10+KP" apresentaram maior quantidade de fitomassa epígea acumulada em todos os componentes, o que resultou em 62% a mais de fitomassa total nessas árvores em relação às testemunhas. Para esses eucaliptos, que apresentaram maior produtividade, a fitomassa total de tronco acumulada em cinco anos foi de 94,9 Mg ha-1; conseqüentemente, o incremento médio anual (IMA) foi de 19 Mg ha-1 ano-1. Este tratamento "10+KP" apresentou também maior mineralomassa de N, P, S e Zn. Por outro lado, apresentou menores valores de mineralomassa de Ca do que os os tratamentos "20+K" e "40+K", assim como menor mineralomassa de Mg do que os eucaliptos que receberam adubação mineral. A aplicação de biossólido propiciou, na fase final da rotação, maiores estoques de nutrientes em todos os compartimentos do ecossistema. O capital lábil de P, Ca e Zn no solo onde foi aplicado biossólido foi maior do que no solo adubado, o que evidencia maior capacidade em manter a sustentabilidade produtiva do ecossistema quando se aplica biossólido. / The treatment of wastewaters generates the sewage sludge, a residue that could be used to increase the productivity of both farming and forest plantations. The general aim of this work was to evaluate how biosolid affects the biogeochemistry of nutrients at an Eucalyptus grandis plantation. The study site is at the Experimental Station of Itatinga, linked to the Forest Sciences Department of the ESALQ/USP. The trial was installed on March 1998 in randomized blocks design, with five treatments (control, inorganic mineral fertilizer, 10 Mg ha-1 of biosolid + KP, 20 Mg ha-1 of biosolid + K and 40 Mg ha-1 of biosolid + K). The results showed that the biosolid application alters both the development and the nutritional state of eucalypts, as well as the patterns of nutrients recycling. There was an significant increment in the arboreal biomass production of the eucalypts that received 10 Mg ha-1 of biosolid + mineral K e P, in relation to the control treatment, and higher average production than the eucalypts that received full mineral fertilization. With the increase of biosolid rates, there was a significant increase on the production of litter-fall and on the nutrients soil devolution. During four years, the trees under the largest biosolid dose produced and returned to the soil 20 Mg of leaves-fall, 5340 kg more than the control trees and 2422 kg more than the eucalypts that received fertilization. The used alkaline biosolid presents reduced degradation rates. Just the biosolid applied at a 20 Mg ha-1 dose reduced the dry mass by more that one half, reaching a medium rate of 2.42 Mg ha-1 year-1. The biosolid application does not alter the leaves-fall eucalypts mass loss rate, appraised in senescent leaves. However, the residue affects the mineralization dynamics and nutrients liberation, mainly, by blocking the immobilization of N and accelerating its liberation from the leaves decomposing. The eucalypts under the treatment "10+KP" presented more accumulated biomass in all of their components, so they reached 62% more aboveground biomass in comparison to the control plants. For those eucalypts that presented the highest productivity, the total biomass of trunk accumulated in five years was 94,9 Mg ha-1; consequently, the mean annual increment (MAI) was of 19 Mg ha-1 year-1. The treatment "10+KP" also presented high mineral mass of N, P, S and Zn. By the other hand, the treatment "10+KP" presents smaller values of mineral mass of Ca than the eucalypts under the treatments "20+K" and "40+K" and smaller mineral mass of Mg than the eucalypts that received mineral fertilization. In the final phase of the rotation, the biosolid increased the nutrients stocks in all compartments of the ecosystem. The P, Ca and Zn labile pool soil was higher with biosolid application than fertilized soil, what assures higher capacity in maintaining sustainability productivity of the ecosystem when biosolid is applied.

Para avaliar os efeitos da fertilização potássica e sódica sobre a resposta do Eucalyptus grandis em crescimento, estado nutricional, eficiência de uso de água e de nutrientes foi instalado na Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga (SP) em LVA distrófico (200 g kg-1 de argila) um experimento em blocos ao acaso contendo sete tratamentos: Testemunha, K1,5, K3,0, K4,5, KS3,0, Na3,0 e K1,5+Na1,5 (os valores correspondem à quantidade de K ou Na fornecidos em kmol ha-1, sob as formas de KCl, K2SO4 e NaCl). O nível crítico de K foliar variou de 6,6 a 5,0 g kg-1 e as amostragens realizadas no final da estação de chuvas (maio) sempre proporcionaram melhor avaliação do estado nutricional. A fertilização potássica elevou a resistência e/ou tolerância à ferrugem (Puccini pisidii Winter.). A concentração de Na na idade de 6 meses foliar atingiu 3,4 e 2,3 g kg-1 nos tratamentos Na3,0 e K1,5+Na1,5, mas o crescimento das árvores as concentrações reduziram para valores < 1,0 g kg-1, 36 meses pós-plantio. O Eucalyptus grandis foi capaz de absorver o Na e o transportar até as folhas, mantendo a relação K/Na >1 (elevada), uma característica relacionada às plantas tolerantes ao Na e à salinidade. A resposta do Eucalyptus grandis à fertilização potássica e sódica foi expressiva, enquanto a Testemunha alcançou 8,6 cm de DAP, 13,4 m de altura e 68 m3 ha-1 de madeira, 36 meses pós-plantio, sob a maior dose de potássio (K4,5), o DAP foi de 11,6 cm, a altura de 17,5 m que resultaram em 141 m3 ha-1 de madeira. A fertilização sódica, por sua vez, proporcionou árvores 13% (10,0 cm) mais grossas, 18% (15,7 m) mais altas, e produtividade de madeira 52% (103 m3 ha-1) maior que a Testemunha aos 36 meses pós-plantio. A combinação de K1.5+Na1.5, comparada ao fornecimento de K1,5, aumentou em 12% o volume de madeira. A produção de biomassa do tronco aos 36 meses pós-plantio nos tratamentos K3,0, Na3,0 e Testemunha foi de 55,1, 41,5 e 26,1 Mg ha-1, respectivamente. Os aumentos de produtividade estiveram diretamente relacionado com índices de área foliar (IAF) maiores aos 36 meses pós-plantio: K3,0 (5,4 m2 m-2), Na3,0 (3,2 m2 m-2) e Testemunha (2,7 m2 m-2). O conteúdo de K na parte aérea aos 36 meses pós-plantio foi de 82, 38 e 31 kg ha-1, respectivamente nos tratamentos K3,0, Na3,0 e Testemunha, e os tratamentos Na3,0 e Testemunha não diferiram significativamente. O conteúdo de Na no tratamento Na3,0 (51 kg ha-1) foi maior que nos tratamentos K3,0 e Testemunha (17 e 28kg ha-1). Desses totais, o lenho acumulou cerca de 40% do conteúdo de K e mais de 75% do conteúdo Na. O retorno de K ao 10 solo como folhedo no tratamento K3,0 foi de 14,9, 22,2 e 13,1 kg ha-1 ano-1, consecutivamente nos três anos de avaliação. Nos tratamentos Testemunha e Na3,0, as quantidades de K não ultrapassaram 8,8, 14,3 e 11,9 kg ha-1 ano-1. A ciclagem bioquímica do K foi bastante intensa (>80%) ao contrário do Na em que a retranslocação é menor (27%). A EUK estimada sob fertilização sódica (1356 kg MS kg-1) foi superior às dos tratamentos K3,0 (829 kg MS kg-1) e Testemunha (1042 kg MS kg-1) Os índices de recuperação de K e Na atingiram, respectivamente 44 e 52%, aos 36 meses pós-plantio. Sob fertilização potássica e sódica, a transpiração foi em média 20% maior que na Testemunha (P<0,06) foram respectivamente, 505, 519 e 397 mm. Nestas condições, estima-se que a transpiração diária do Eucalyptus grandis tenha variado de 2,6 a 3,6 mm dia-1. A importância do K para o controle do processo da transpiração pode ser comprovada através do índice de transpiração por unidade de área foliar que foi menor no tratamento K3,0 (0,62 mm dia-1 m-2) que na Testemunha (0,96 mm dia-1 m-2) e em Na3,0 (1,05 mm dia-1 m-2), função que aparentemente o Na não exerceu. Embora a fertilização tenha aumentado o consumo de água, essa prática estimulou o desenvolvimento do Eucalyptus grandis fazendo com que aumentasse a eficiência de uso de água (EUA) e diminuísse a exigência de água (EA). Em termos de biomassa, as estimativas da EUAB, em ordem crescente, foram de 0,0021, 0,0033 e 0,0041 kg L-1, o equivalente à exigência de 500, 304 e 248 L de água por kg-1 de tronco, respectivamente pela Testemunha, K3,3 e Na3,0. Ao considerar a produtividade em volume de madeira, os índice de EUAV estimados para os tratamentos K3,0 (0,0068 dm3 L-1) e Na3,0 (0,0057 dm3 L-1) foram maiores que o da Testemunha (0,0034, dm3 L-1), permitindo reduzir a exigência de água em mais de 100 L dm-3. Nesse contexto, a fertilização potássica é uma prática de manejo essencial que pode elevar a produtividade e aumentar a eficiência no uso de água em plantações de Eucalyptus grandis. A fertilização sódica, além de contribuir para o aumento da produtividade pode ser uma estratégia para elevar a eficiência de uso de potássio. / The effects of potassium and sodium fertilizer applications on Eucalyptus grandis tree growth, nutritional status, water use efficiency and nutrients use efficiency were studied at the Itatinga Experimental Station (SP) on a Ferralsol (LVA dystrophic, 200 g kg-1 clay). Seven treatments were established in complete randomized block designs: Control, K1.5, K3.0, K4.5, KS3.0, Na3.0 and K1.5+Na1.5 (the values correspond to rates of Na or K applied as KCl, K2SO4 or NaCl, expressed in kmol ha-1). The critical level of K in leaves ranged from 6.6 g to 5.0 kg-1 and the sampling performed at the end of the rainy season (May) always provided better assessment of nutritional status. The potassium fertilization increased the resistance and / or tolerance to rust (Puccinia pisidii Winter.). The foliar Na concentration was 3.4 and 2.3 g kg-1 in Na3.0 and K1.5+Na1.5 treatments, respectively, six months after planting, but Na concentrations decreased with tree ageing down to 1,0 g kg-1 at age 36 months. Sodium was taken up by Eucalyptus grandis trees and carried up to leaves, keeping the ratio K / Na > 1. This ratio is characteristic of salinity tolerant plant. The response of Eucalyptus grandis trees to K and Na fertilizer applications was significant. While trees in the control treatment reached on average 8.6 cm in DBH, 13.4 m in height and 68 m3 ha-1 of stemwood at age 36 months, under the higher dose of K addition (K4.5), mean values of DBH, height, and stemwood volume were 11.6 cm, 17.5 m, and 141 m3 ha-1 in the K4.5 treatment. Sodium fertilizer application increased tree DBH by 13% (10.0 cm on average at age 36 months), height by 18% (15.7 m on average), and stemwood volume by 52% (103 m3 ha-1) compared to the Control treatment. Stemwood volume in the K1,5+Na1,5 treatment was 12% higher than in the K1,5 treatment. Trunk biomass at age 36 months in treatments K3,0, Na3,0 and Control were 55.1, 41.5 and 26.1 Mg ha-1, respectively. Leaf area index (LAI) at age 36 months were 5.4, 3.2 and 2.7 m2 m-2, in the K3,0, Na3,0 and Control treatments, respectively. The amount of K in the aboveground biomass at age 36 months was 82, 38 and 31 kg ha-1 in treatments K3.0, Na3.0 and Control, respectively, and was not significantly different in the Na3.0 and Control treatments. The Na content at age 36 months was significantly higher in the Na3.0 treatment (51 kg ha-1) than in the control and K3.0 treatments (17 e 28 kg ha-1). About 40% of the total amount of K aboveground and more than 75% of the amount of Na were found in 12 stemwood. The amount of K in litterfall was 14.9, 22.2 and 13.1 kg ha-1 yr-1 in K3.0, the first, second and third years after planting, respectively. In the other treatments, K content in litterfall over the same period was < 14.3 kg ha-1 yr-1. Retranslocations of K during leaf senescence were intense (> 80%) and Na retranslocations were much lower (27% on average). Potassium use efficiency, calculated as the ratio between biomass and K content aboveground at age 36 months, was greater in the Na3.0 treatment (1356 kg kg-1) than in treatments K3.0 (829 kg kg-1) and Control (1042 kg kg-1). The rates of K and Na recovery in aboveground tree components were 44 and 52%, respectively, 36 months after planting. Potassium and sodium fertilizers applications increased stand transpiration (P <0.06) by 20% relatively to the Control treatment, from 30 to 35 months after planting (505, 519 and 397 mm, respectively). The mean daily stand transpiration over the study period ranged from 2.6 mm day-1 in the Control treatment to 3.6 mm day-1 in the K3.0 treatment. The transpiration/LAI ratio was lower in the K3,0 treatment (0.62 mm day-1 m-2) than in the Control (0, 96 mm day-1 m-2) and Na3.0 (1.05 mm day-1 m-2) treatments. This pattern showed that K availability largely influenced tree transpiration control, and Na availability was unlikely to reduce the loss of water per unit of LAI. Potassium and sodium fertilizers applications increased both the growth and the transpiration of Eucalyptus grandis trees and led to an improvement in water use efficiency (WUE) in biomass (B) or wood volume (V). WUEB were 0.0021, 0.0033 and 0.0041 kg L-1 over the study period in treatments Control, K3.0, Na3.0, respectively. WUEV were higher in treatments K3.0 (0.0068 dm3 L-1) and Na3.0 (0.0057 dm3 L-1) than in the Control treatment (0.0034 dm3 L-1). Therefore, K fertilization increased stand productivity and WUE in fast growing Eucalyptus grandis plantations. Sodium fertilization, in addition to K fertilization, also increased productivity and might be a valuable option to increase potassium use efficiency in commercial Eucalyptus plantations.

O silício encontra-se no meio marinho nas formas: dissolvida e particulada (biogênica e litogênica). O ciclo biogeoquímico deste elemento está sujeito à influência sazonal e às alterações antrópicas. Este trabalho visa entender a relação entre as diferentes formas de silício como resposta a processos de origem natural e antrópica em diferentes ambientes (Estreito de Bransfield, Antártica; Complexo Estuarino-Lagunar de Cananeia-Iguape, SP; região costeira de Recife, PE). O Estreito de Bransfield pela sua localização remota é das áreas estudadas, a menos impactada pelo homem. A região nordeste do Estreito mostrou menores concentrações de silicato na superfície associadas à menor diversidade fitoplanctônica, constituída por diatomáceas do gênero Corethron que facilitam o afundamento de Si e a remineralização do C e N. Já na região sudoeste do Estreito a concentração de silicato foi maior, assim como a influência do degelo, que contribui para uma maior disponibilidade de ferro, indicada pelo traçador Si*, aumentando a diversidade fitoplanctônica. Nesta região também houve a presença de espécies que facilitam o afundamento de C e N e a remineralização de Si. O Complexo Estuarino-Lagunar de Cananeia-Iguape, apresentou sinais de impacto antrópico sobretudo no setor norte (Iguape), mostrado pelas diferentes frações do silício que foram excelentes indicadores de processos erosivos. No setor sul a influência antrópica não foi observada, assim o silício indicou processos de origem natural como a sedimentação, evidenciada pela remoção do BSi e do LSi, e a ressuspensão onde as concentrações das frações particuladas foi maior. A região costeira de Recife está sob a influência dos aportes fluviais provenientes dos rios Capibaribe e Beberibe. A distribuição da maioria dos parâmetros, incluindo o silicato e o BSi, mostraram esta influência vinda de oeste, atingindo a barreira na saída do porto e se propagando em direção a nordeste. Devido ao maior aporte de nutrientes nas estações mais próximas à costa a produção primária foi incentivada, evidenciada pelos maiores valores de clorofila-a e BSi. Nas estações mais distantes da costa os parâmetros tiveram valores característicos de áreas oligotróficas, com as frações de silício mostrando concentrações bastante baixas. O silício se mostrou um excelente indicador de aportes continentais naturais e antrópicos. São poucos os trabalhos que quantificam o BSi e o LSi no meio aquático, assim este estudo consiste em um ponto inicial para o entendimento do silício particulado em águas brasileiras. / Silicon is found in the marine environment under the forms: dissolved and particulate (biogenic and lithogenic). The biogeochemical cycle of this element is subject to seasonal influences and anthropogenic changes. This work aims to understand the relationship between different forms of silicon in response to processes of natural and anthropogenic origin in different environments (Bransfield Strait, Antarctica; Cananeia-Iguape Estuarine-Lagoon Complex, SP ; coastal region of Recife, PE) . The Bransfield Strait is, of the studied areas, the least impacted by man, because of its remote location. The northeastern Strait region showed lower silicate concentrations associated with lower phytoplankton diversity, consisting of diatoms of the genus Corethron that facilitate sinking af Si and remineralization of C and N. In the southwestern region of the Strait silicate concentration was higher, as well as the influence of thaw, which contributes to increased iron availability, indicated by Si* tracer, that increases phytoplankton diversity. In this region there was also the presence of species that facilitate the sinking of C and N and the remineralization of Si. Cananeia-Iguape Estuarine -Lagoon Complex, showed signs of anthropogenic impact especially in the northern sector (Iguape), showed by silicon different fractions, which were excellent indicators of erosion processes. In the southern sector, anthropogenic influence was not observed. Silicon indicated processes of natural origin, like sedimentation, evidenced by the removal of BSi and LSi, and resuspension where concentrations of particulate fractions was higher. The coastal region of Recife is under influence of fluvial inputs from Capibaribe and Beberibe rivers. The distribution of most parameters, including silicate and BSi, showed this influence coming from the west, reaching the barrier at the port exit and propagating toward northeast. Due to higher nutrient availability in the stations nearest to the coast, primary production was encouraged, evidenced by high values of chlorophyll-a and BSi. In the stations more distant to the coast, the parameters had values characteristic of oligotrophic areas , with the forms of silicon showing very low concentrations. Silicon proved to be an excellent indicator of continental natural and anthropogenic contributions. There are few studies that quantify the BSi and LSi in the aquatic environment, therefore this study is a starting point for understanding particulate silicon in Brazilian waters.

O Carbono Orgânico Dissolvido (COD) constitui em uma das principais formas de carbono orgânico exportado em rios e em outras vias hidrológicas preferencias nas bacias de drenagem. Na Amazônia, os estudos sobre o COD nas suas águas abrangem principalmente as grandes bacias da região central, com poucas análises sobre alterações na sua dinâmica após a substituição de florestas por pastagens, uma das mudanças no uso da terra mais comum na região. Este estudo objetivou fornecer informações que auxiliem na compreensão destes processos, através da comparação entre as dinâmicas das concentrações nas vias hidrológicas preferenciais, as exportações, e os balanços de COD durante eventos de precipitação em duas bacias de primeira ordem, sendo uma com floresta e outra com pastagem. O estudo foi conduzido numa fazenda próxima à cidade de Cacaulândia, no estado de Rondônia. As amostras foram coletadas na transição do período seco para o chuvoso (Agosto a Novembro de 2004) e período chuvoso (Janeiro a Abril de 2005). Os resultados mostraram que na transição do período seco para o chuvoso, apenas as concentrações de COD nas vias de entrada para o solo, precipitação na pastagem e precipitação interna na floresta, e de saída, pelos igarapés e água subterrânea apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre floresta e pastagem. No período chuvoso, além destas, outras vias hidrológicas, como a solução do solo a 20 e 100 cm de profundidade e o escoamento superficial, mostraram-se distintas entre estes dois sistemas. Comparando-se os períodos do ano, em ambas as bacias as concentrações de COD nas vias hidrológicas foram superiores na época de transição do período seco para o chuvoso. A única exceção a este padrão foi observada na água subterrânea da floresta, que apresentou maiores concentrações de COD no período chuvoso. Na pastagem, o aumento do escoamento superficial resultou em maiores exportações de COD do que aquelas observadas na floresta. Como conseqüência, os balanços de COD a cada evento e anualmente, tendeu a ser mais positivos (maior retenção de COD) na última. Embora neste estudo não tenha sido possível, entre outros, quantificarem os fluxos de COD na água subterrânea e, portanto, obter um balanço mais preciso para esta forma de carbono nestes sistemas, os resultados demonstraram que a conversão de florestas em pastagens acarreta em um aumento significativo das exportações de COD, via igarapé, no último local, tanto em eventos individuais de precipitação, quanto anualmente. / Dissolved Organic Carbon (DOC) is one of the main fractions of organic carbon exported in rivers and other flow paths in watersheds. In the Amazon, studies of DOC in waters focus mainly on the large basins of the central region, with few analyses of changes in its dynamics after the replacement of forests by pastures, one of the most important land use changes in the region. This objective of this study was to obtain more information about these processes, by comparing dynamics in several flowpaths, exports and budgets of DOC during rain events in two first-order watersheds, one with forest and another with pasture. The study was conducted near city of Cacaulândia in the State of Rondônia. Samples were collected in the transition from dry to wet (August to November of 2004) and in the wet seasons (January to April of 2005). The results demonstrate that during the transition from dry to wet seasons, statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture occur only in the inputs from precipitation in pasture and throughfall in forest and in the outputs in streams and groundwater. During the wet season the remaining flowpaths analyzed, soil solution at 20 and 100cm depth and overland flow, also showed statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture. In terms of the periods of the year, in both watersheds DOC concentrations were higher during the transition from dry to wet seasons. The only exception to this pattern was observed in forest groundwater, with higher concentrations during the wet season. In the pasture, increases in discharge resulted in higher DOC export than in forest. As a consequence of this, DOC budgets, both in individual events and annually, showed a larger retention in the latest. Although in this study it was not possible, among others, to quantify the fluxes of DOC in groundwater, the results demonstrate that the conversion of forest into pasture causes a significant increase of DOC export in streams, both in individual rain events and on an annual basis.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-07-12T18:06:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mello 2007.pdf: 787112 bytes, checksum: 2ce81e6ad90800927ded97117aac735f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T18:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mello 2007.pdf: 787112 bytes, checksum: 2ce81e6ad90800927ded97117aac735f (MD5) / Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A lagoa de Araruama é o maior sistema lagunar hipersalino do Estado do Rio de Janeiro, e por se localizar em uma região de alta procura turística, recebeu durante as últimas décadas grandes quantidades de efluentes domésticos. Em julho de 2005, suas águas claras e oligotróficas tornaram-se escuras. Desta maneira, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o estado trófico atual relacionando as características biogeoquímicas de diferentes pontos de coleta com as recentes alterações do sistema através de parâmetros físico-químicos, metabolismo, nutrientes orgânicos e inorgânicos, clorofila a e através da composição elementar e isotópica dos sedimentos superficiais. Para tanto foram realizadas duas abordagens para as campanhas: a primeira, em 11 estações de coleta na margem, foram realizadas nos meses de setembro, outubro e dezembro de 2005, abrangendo extremos no balanço evapo-precipitação com maiores valores no mês de outubro e valores negativos em dezembro; e a segunda em 12 estações de coleta na região limnética da lagoa (em janeiro de 2006). A maioria dos parâmetros analisados em cada estação de coleta não apresentou diferença significativa entre os meses de setembro, outubro e dezembro de 2005 (ANOVA). Entre os pontos coletados diferenças significativas foram encontradas para as estações segundo alguns parâmetros (ex. COD, POT e Chl a) separando os pontos localizados próximos as desembocaduras dos rios, dos pontos na margem da Lagoa e daqueles situados no canal de contato com o mar. Elevados valores das diferentes espécies de carbono foram encontrados principalmente nas estações centrais (CID=95±31, COD=24±8 e COP= 7,6±1,6 mg.L-1). As estações localizadas nas margens apresentaram concentrações similares, sendo destacadas as entradas de NIT (37±67M) e PO4-3 (5,5±7,3M) principalmente pelos rios R. Maturama e R. Mossoró, durante os meses mais chuvosos. Nestes pontos, maiores concentrações de CO2-excesso caracterizaram atividades metabólicas heterotróficas, enquanto que nas estações localizadas na margem foi encontrado um balanço entre autotrofia e heterotrofia. Já o metabolismo avaliado no centro da lagoa foi caracterizado como autotrófico, devido à elevada produtividade primária liquida. No entanto, os elevados teores de carbono e clorofila sustentados pela entrada de nutrientes e o elevado tempo de renovação de suas águas (T50% = 84 dias) podem levar este sistema apresentar sucessivas crises distróficas. Devido às mudanças antrópicas ocorridas nas ultimas décadas no entorno da lagoa, foi evidenciada intensa entrada de matéria orgânica no sistema, modificando seu estado trófico de oligotrófico para hipertrófico (C/N/PMARGEM = 603/37/1 e C/N/PCENTRO = 941/57/1). Estas mudanças aumentaram a ciclagem nos sedimentos, impulsionando a produtividade primária em toda a coluna d’água e diminuindo, devido a menor penetração da luz, a importância da produtividade bentônica. Com isto, a lagoa de Araruama apresentou aumento nos estoques das diferentes espécies de carbono nos compartimentos da coluna d’água e dos sedimentos, demonstrando uma estreita relação entre as entradas de carbono e sua ciclagem no processo de eutrofização. Os resultados gerados com este trabalho evidenciam a necessidade de futuras pesquisas que abordem o impacto da dragagem no canal sobre a variabilidade da qualidade das águas na lagoa e principalmente que quantifique os fluxos de elementos para avaliação da renovação das águas da lagoa com o mar. / The Araruama lagoon is the most hipersaline coastal lagoon of the Rio de Janeiro State and has been experienced for the last decades an intense domestic sewage load due to high tourism pressure. Since 2005 July, its clean and oligotrophic waters got dark. This work intended to evaluate the new trophic level relating recent environment changes with biogeochemistry characteristics measure through physical-chemical parameters, metabolism, nutrients, chlorophyll a and elemental and isotopic composition of the sediments. Two samples approaches were developed. The first one considered 11 sites around the lagoon at September, October and December months of 2005 year. It was considered the months with extreme values of evaporation-precipitation ratios, with positive values in October and negative values in December. The second approach considered 12 sites distributed in the limnetic region of the lagoon (2006 January). Most of the parameters analyzed in each site did not presented significant differences among months samples (ANOVA statistic analysis). Among sites sampled, significant differences were found for some of the parameters (ex. DOC, TOP and Chl a) separating sites localized near the rivers mouths from the others shore sites and by the sites in the middle of the lagoon. Higher values of the different carbon species were found mainly at the limnetic lagoon sites (DIC=95±31, DOC=24±8 e POC= 7,6±1,6 mg.L-1). Among the lagoon shore sites we found similar concentrations highlighting the TIN (37±67M) e PO4-3 (5,5±7,3M) input from the rivers Maturama and Mossoró during the rainy months. At those rivers sites higher CO2-excess characterized heterotrophic activities. At the other shore sites the metabolism was characterized with a balance among auto and heterotrophic. On the other hand, the limnetic region of the lagoon were characterized as autotrophic due to the high primary productivity. However, high carbon and chlorophyll content supported by the rivers input and by the long water renewed (T50% = 84 dias) should carry this system to present dystrophic crisis. Due to recent human changes during recent decades around the lagoon drainage basin, it was evident a trophic level change from oligotrophic to hipertrophic (C/N/PMARGIN = 603/37/1 e C/N/PCENTER = 941/57/1). Those changes increased the sediments nutrient cycles, growing the primary productivity in the water column and decrease the benthonic productivity due to the less luminosity. Finally, the Araruama lagoon was characterized from an increase in the biogenic elements budgets of the water column and sediment compartments. It demonstrate a narrow relationship between the high organic matter input in a restricted lagoon that has already been experienced a eutrophication process. The results from this work highlight the necessity of future research to deal with the impacts of the effluent loads, the necessity of the ocean-channel drainage, the assessment of the water quality variability and mainly with an estimative of lagoon water renew measure through organic matter fluxes from the lagoon to the ocean.

O complexo estuarino-lagunar de Cananéia-Iguape vem sofrendo diversos impactos antrópicos desde à abertura do canal artificial Valo Grande, que alterou significativamente o setor Norte do sistema com o aumento da influência fluvial. O assoreamento da região, vem sendo um problema recorrente, impactando a pesca, o turismo e a navegação. Este trabalho visa entender a dispersão do aporte terrígeno na região a partir da modelagem numérica, com dados atualizados, para melhor reprodução da simulação no estuário. Os resultados do modelo mostraram altas concentrações dos componentes biogeoquímicos no setor Norte do sistema e baixa influência da maré, ocasionando alta retenção destes elementos na região. O setor Sul apresentou baixa influência do rio e alta influência marinha, com valores de silicato e fosfato dissolvidos e matéria inorgânica em suspensão dentro do esperado para um sistema estuarino preservado. O modelo apresentou um bom comportamento para a região, com bons resultados hidrodinâmicos e de qualidade da água. Ressalta-se a importância de um contínuo monitoramento da região e o uso de modelo para acompanhar o desenvolvimento geomorfológico e as alterações biogeoquímicas do estuário para auxiliar em medidas preventivas com o intuito de minimizar o impacto antrópico no sistema. / The estuarine-lagoon complex of Cananéia-Iguape has suffered several anthropic impacts since the opening of the Valo Grande artificial channel, which significantly altered the northern sector of the system with the increase of fluvial influence. The silting up of the region has been a recurrent problem, impacting fishing, tourism and navigation. This work aims to understand the dispersion of the terrigenous contribution in the region with numerical modeling and updated data, for better reproduction of the simulation in the estuary. The results of the model showed high concentrations of the biogeochemical components in the northern sector of the system and low tidal influence, causing high retention of these elements in the region. The southern sector showed low river influence and high marine influence, with expected values of dissolved silica and phosphate and inorganic suspended matter for a preserved estuarine system. The model showed a good behavior for the region, with good hydrodynamic and water quality results. It is emphasized the importance of continuous monitoring of the region and the use of a model to monitoring the geomorphological development and the biogeochemical alterations of the estuary to assist in preventive measures with the intention of minimizing the anthropic impact in the system.